Warsztaty: Geograficzne Systemy Informacyjne w Parkach Narodowych Zakopane 20-21.05.2004 CELE I FUNKCJONOWANIE SYSTEMU INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ W WIELKOPOLSKIM PARKU NARODOWYM Maciej Handkiewicz Wielkopolski Park Narodow Jeziory, 62-050 Mosina m.handkiewicz@wielkopolskipn.pl 1. Wstęp Wielkopolski Park Narodowy, podobnie jak każdy inny park w Polsce, ze względu na ogromną rolę wynikającą z ustawy o ochronie przyrody, wymaga do realizacji tego celu kompleksowego podejścia. Pierwszym krokiem wynikającym z takiego spojrzenia było przystąpienie do wykonania i wdrożenia Planu ochrony WPN w 1996 roku. W trakcie prac nad Planem ochrony WPN dostrzeżono problem braku uporządkowania stanu własności części gruntów w zarządzie WPN w tym również gruntów stopniowo przejmowanych z AWRSP. W związku z powyższym, kolejnym krokiem była regulacja stanu prawnego w księgach wieczystych. Kontynuacją całościowego podejścia do problemu skutecznej ochrony i zarządzania Wielkopolskim Parkiem Narodowym, była decyzja o przystąpieniu do wykonania systemu informacji geograficznej, który miał na celu zgromadzenie w formie numerycznej bazy danych (graficznej i opisowej) informacji z Planu ochrony oraz ewidencji stanu posiadania z uwzględnieniem uregulowanych spraw ksiąg wieczystych. Prace rozpoczęto w styczniu 2002 roku. Ze względu na duży zakres zadania, całość prac zaplanowano do marca 2003 roku i podzielono na pięć następujących etapów: przygotowanie materiałów i utworzenie warstwy wektorowej działek geodezyjnych jako podstawy tworzenia innych warstw, utworzenie warstw sytuacji wewnętrznej ujętych w opisie taksacyjnym, utworzenie warstw leśnej mapy glebowo siedliskowej, utworzenie pozostałych głównych warstw informacyjnych ujętych w obowiązującym Planie ochrony WPN, wdrożenie mapy do obsługi. Opracowanie to ma na celu szczegółowe przedstawienie funkcjonującego już systemu informacji geograficznej WPN, jego strukturę i organizację, opisanie możliwości jego 1
Handkiewicz M.- Cele i funkcjonowanie Systemu Informacji Geograficznej w WPN wykorzystania dla usprawnienia ochrony przyrody Parku oraz perspektywy jego rozwoju do postaci jednolitego systemu informatycznego WPN. 2.Czym jest System Informacji Geograficznej WPN? System ten można zdefiniować jako szeroki zbiór ciągle aktualizowanych informacji o Parku, jego zwierzętach, szacie roślinnej i przyrodzie nieożywionej, ułatwiający, w porównaniu z tradycyjnym Planem ochrony WPN, do tej informacji dostęp, wykonywanie szerokich analiz zachodzących procesów i związków oraz planowanie i realizację zabiegów ochronnych. Podstawowym założeniem przyjętym przed przystąpieniem do wykonania GIS było przeniesienie możliwie jak największej ilości informacji z Planu ochrony WPN do numerycznej bazy danych oraz odpowiednie jej zorganizowanie. Po szczegółowej analizie, jako podstawową i wystarczającą platformę przyjęto bazę danych Microsoft Acces co znalazło potwierdzenie w złożonych ofertach w postępowaniu przetargowym większość z nich proponowała właśnie takie rozwiązanie o czym decydował także czynnik ekonomiczny. Równie istotnym był wybór platformy programowej. W trakcie analizy złożonych ofert za najkorzystniejszą uznano propozycję oparcia systemu na produkcie firmy Bentley, tzn. programach: MicroStation J v. 7.2, nakładce MicroStation Geographics, programie GEOPAK do pracy z numerycznym modelem terenu oraz dziewięciu przeglądarkach MicroStation GeoOutlook do pracy na stanowiskach klienckich. Ponadto w ramach zamówienia stworzona została aplikacja GIS WPN dostosowana specjalnie do potrzeb Wielkopolskiego Parku Narodowego, mająca na celu ułatwienie i zautomatyzowanie dostępu do informacji graficznych i opisowych o obiektach przyrodniczych w konfiguracji najczęściej wymaganej przez użytkowników. W związku z tym ujęto tutaj następujące, najważniejsze warstwy tematyczne: ewidencja, taksacja, hydrografia, gleby i siedliska, fauna, flora oraz opcje systemowe wyboru aktywnego arkusza, podłączania i odłączania mapy. System informacji geograficznej WPN zawiera następujące zakresy tematyczne, na które składają się liczne kategorie, zgodne z Planem ochrony WPN (ryc. 1): ewidencja gruntów w granicach Parku, ochrona ekosystemów lądowych (podział administracyjny, sytuacja glebowo siedliskowa, warstwy opisu taksacyjnego), 2
Warsztaty: Geograficzne Systemy Informacyjne w Parkach Narodowych Zakopane 20-21.05.2004 ochrona ekosystemów wodnych (sieć hydrograficzna, jakość i dostępność zasobów wodnych, zbiorowiska roślin wodnych, ichtiofauna jezior), przyroda nieożywiona (geologia, geomorfologia, morfodynamika, hydrogeologia, topoklimat), ochrona gatunkowa, turystyka i zasoby kulturowe, numeryczny model rzeźby terenu, zagospodarowanie przestrzenne. 3
Handkiewicz M.- Cele i funkcjonowanie Systemu Informacji Geograficznej w WPN Ryc. 1 Szczegółowa lista dostępnych kategorii Pierwszą wykonaną warstwą tematyczną w ramach zadania była ewidencja gruntów obejmująca wszystkie działki w granicach Parku, zarówno w zarządzie jak i poza zarządem WPN (grunty prywatne, gminne, spółdzielcze i inne dotychczas brak było takich informacji) w oparciu o aktualne na dzień 01.01.2002 roku dane pozyskane ze Starostwa Powiatowego w Poznaniu (PODGiK). Jest to mapa najdokładniejsza, wykonana w oparciu o rzeczywiste współrzędne punktów granicznych i dlatego stanowiła ona podstawę dla dalszych map tematycznych. Następnie, w oparciu o dane geodezyjne, wrysowano granicę Parku zgodnie z aktualnie obowiązującym rozporządzeniem w sprawie Wielkopolskiego Parku Narodowego (ryc. 2). Również zgodnie z tym aktem prawnym wrysowano granice otuliny, jednak jako podkład wykorzystano zeskanowane, skalibrowane i przycięte mapy topograficzne tworzące ostatecznie rastrową mapę WPN. Ryc. 2 Mapa ewidencji gruntów z zaznaczoną granicą Parku Uzupełnieniem mapy ewidencyjnej jest mapa infrastruktury technicznej, obrazująca przebieg urządzeń takich jak wodociągi, gazociągi, linie elektryczne i telekomunikacyjne, co jest bardzo istotne z punktu widzenia potencjalnych konfliktów, np. magistrala gazowa i wodociągowa przebiegają w bezpośrednim sąsiedztwie obszaru ochrony ścisłej Pojniki i gatunku objętego ochroną ścisłą jarzębu brekinii (ryc. 3). 4
Warsztaty: Geograficzne Systemy Informacyjne w Parkach Narodowych Zakopane 20-21.05.2004 Ryc. 3 Warstwa infrastruktury technicznej na tle mapy leśnej Warstwa ewidencji gruntów zawiera wszystkie wymagane dla takich map obiekty graficzne i informacje opisowe w bazie danych, między innymi: granice działek, użytków i klasoużytków oraz budynki, z przypisaną informacją w bazie o właścicielu działki, jej powierzchni (z podziałem na klasy i użytki), lokalizacji, księdze wieczystej, punkty graniczne i punkty załamania wraz z numeracją, granice arkuszy, obrębów i gmin. Ryc. 4 Przykładowy wynik wyszukiwania działki 5
Handkiewicz M.- Cele i funkcjonowanie Systemu Informacji Geograficznej w WPN Jest to jedna z najważniejszych warstw, obsługiwana przez aplikację GIS WPN, dzięki czemu istnieją sposoby szybkiego i prostego wyszukiwania informacji o wybranych działkach zarówno dotyczących lokalizacji działki, jak i danych opisowych takich jak właściciel, powierzchnia i innych (ryc. 4, 5). Natomiast bardziej zaawansowane narzędzia do pracy z mapą dostarcza MicroStation. Ryc. 5 Informacje opisowe dla wyszukanej działki geodezyjnej Równocześnie z mapą ewidencji gruntów postępowały prace nad numerycznym modelem terenu Parku. Został on wykonany przy zastosowaniu metody nieregularnej siatki trójkątów na podstawie map topograficznych w skali 1:10000 uzupełnionych współrzędnymi i wartościami punktów wysokościowych. NMT pozwala na prowadzenie analiz przestrzennych i rzutowanie na nim pozostałych warstw tematycznych (ryc. 6), obliczanie spadków terenu, określanie jego ekspozycji, obliczanie przekrojów przez teren oraz prowadzenie obliczeń inżynierskich. 6
Warsztaty: Geograficzne Systemy Informacyjne w Parkach Narodowych Zakopane 20-21.05.2004 Ryc. 6 Mapa wysokościowa z informacją podłączoną z mapy turystycznej (szlak turystyczny i obszar ochrony ścisłej Trzcielińskie Bagno) Kolejną wykonaną warstwą tematyczną, bardzo istotną z punktu widzenia ochrony przyrody WPN, były mapy podziału wewnętrznego. Znalazły się tutaj obiekty graficzne takie jak granice obwodów ochronnych, oddziały, pododdziały, drogi leśne, publiczne, ścieżki, linie oddziałowe, gniazda, luki i kępy oraz pozostałe obiekty z map taksacyjnych wraz z całościową informacją o nich, m. in. o drzewostanie i ekosystemach nieleśnych oraz planowanych zabiegach ochronnych, przeniesioną do bazy danych z opisu taksacyjnego. 7
Handkiewicz M.- Cele i funkcjonowanie Systemu Informacji Geograficznej w WPN Ryc. 7 Fragment mapy leśnej z wyszukanym pododdziałem Dostęp do tych informacji, zarówno graficznych, np. lokalizacja pododdziału (ryc. 7), jak i opisowych (np. powierzchnia, typ siedliskowy lasu, gatunek panujący i wielu innych), w konfiguracji najczęściej wymaganej przez użytkownika mapy, umożliwia wspomniana już aplikacja GIS WPN lub podobnie jak w przypadku ewidencji, program MicroStation w postaci narzędzi zaawansowanych. W ramach tego etapu wykonano ponadto nakładki na mapy podziału wewnętrznego, takie jak mapa drzewostanów, mapa cięć, mapa przeciwpożarowa. W odróżnieniu od map analogowych dają one możliwość dowolnego przedstawiania wybranych gatunków, kategorii cięć i pozostałych informacji graficznych (ryc. 8). Mapy te w zakresie kolorystyki i symboliki są zgodne ze standardem leśnej mapy numerycznej podobnie jak i pozostałe, dla których został on opracowany. 8
Warsztaty: Geograficzne Systemy Informacyjne w Parkach Narodowych Zakopane 20-21.05.2004 Ryc. 8 Mapa podziału taksacyjnego z podłączoną mapą drzewostanową Odrębnym dużym etapem było opracowanie map glebowo-siedliskowych (ryc. 9). Podstawę do ich wykonania stanowiły materiały analogowe (mapy i opisy) zgromadzone w Planie ochrony WPN, a opracowane przez BULiGL w Poznaniu. Na mapie tej, różne obiekty graficzne, podobnie jak w przypadku wcześniej opisanych map, ujęto na osobnych warstwach, w związku z tym prezentowane są one niezależnie i w dowolnych konfiguracjach. Do obiektów graficznych dołączono obszerną bazę danych zawierającą pełną informację o poszczególnych wydzieleniach, przekrojach i wierceniach. W szczególności można znaleźć tu informacje o typie, rodzaju, stanie i wariancie siedliska, jego porolności i o mikrosiedlisku. Mapy glebowo siedliskowe są zgodne ze standardem leśnej mapy numerycznej. Ze względu na duże ich znaczenie są one również obsługiwane przez aplikację GIS WPN, co znacznie upraszcza i przyspiesza dostęp do podstawowych informacji zawartych w bazie danych. 9
Handkiewicz M.- Cele i funkcjonowanie Systemu Informacji Geograficznej w WPN Ryc. 9 Fragment mapy glebowo siedliskowej na Kątniku Jako następną, bardzo istotną warstwę tematyczną, ze względu na bogactwo jezior, stawów, cieków i bagien, opracowano ekosystemy wodne. Znalazły się tutaj: sieć hydrograficzna zawierająca na różnych warstwach jeziora i ich zlewnie, stawy i cieki wodne, zbiorowiska roślinności wodnej, malakofauna, wraz z pełną informacją w postaci bazy danych zawierającą, np. ichtiofaunę czy dane fizyko-chemiczne oraz pozostałe istotne informacje z Planu ochrony. Najistotniejsze elementy, np. w zakresie jezior i stawów, są obsługiwane przez aplikację GIS WPN. Podobnie jak w przypadku pozostałych map, tak i tutaj obowiązywała zasada rozdzielenia różnych obiektów na warstwy oraz możliwość podłączania dowolnych innych map tematycznych (ryc. 10). Ryc. 10 Sieć hydrograficzna na tle fotomapy 10
Warsztaty: Geograficzne Systemy Informacyjne w Parkach Narodowych Zakopane 20-21.05.2004 Dużym etapem prac było opracowanie przyrody nieożywionej. To tutaj znalazły się mapy geologiczna, geomorfologiczna, morfodynamiczna, hydrogeologiczna i topoklimatu, zawierające takie obiekty jak: wydzielenia (np. geologiczne) wraz z opisami oraz pozostałe obiekty przeniesione z map analogowych, np. ogniska zanieczyszczeń, studnie i wiele innych (ryc. 11). Mapy te zostały opracowane dla obszaru w granicach otuliny Parku. Plan ochrony nie zawierał informacji do przeniesienia do bazy danych jednak mapy te pełnią podwójną rolę samodzielnych opracowań, jak i podkładów pod inne mapy tematyczne. Ryc. 11 Mapa geomorfologiczna z podłączoną siecią hydrograficzną W dalszej kolejności opracowano ochronę gatunkową Parku (ryc. 12), zawierającą: waloryzację faunistyczną i planowane strefy ochrony zwierząt łownych, występowanie gatunków specjalnej troski, gatunków chronionych, granice obwodów łowieckich, miejsca gniazdowania gatunków chronionych ptaków, z wyznaczonymi strefami ochrony, ostoje ptaków, waloryzację florystyczną, stanowiska gatunków specjalnej troski, gatunki chronione, obszary roślinności rzeczywistej i potencjalnej, obszary ochrony ścisłej, pomniki przyrody, warstwy obrazujące przebieg korytarzy ekologicznych. 11
Handkiewicz M.- Cele i funkcjonowanie Systemu Informacji Geograficznej w WPN Ryc. 12 Przykład mapy ochrony gatunkowej z ostoją ptaków Grabina i stanowiskami dzięcioła średniego Bardzo istotną ze względu na atrakcyjność Parku jak i jedną z jego głównych funkcji było opracowanie zagospodarowania turystycznego i ochrony zasobów kulturowych. Mapa ta zawiera: przebieg szlaków turystycznych pieszych, rowerowych, konnych, ścieżki dydaktyczne z przystankami, infrastrukturę turystyczną (pola biwakowe, stacje turystyczne, punkty widokowe, kąpieliska, parkingi), miejsca historyczne, kulturowe, muzea, miejscowości. Do niektórych obiektów przypisano informacje opisowe w formie bazy danych, np. do drzew pomnikowych. Po naniesieniu tematyki tego opracowania na np. rastrową mapę topograficzną lub fotomapę otrzymamy po odpowiednim jej opracowaniu mapę turystyczną Parku (ryc. 13). 12
Warsztaty: Geograficzne Systemy Informacyjne w Parkach Narodowych Zakopane 20-21.05.2004 Ryc. 13 Fragment mapy turystycznej na podkładzie fotomapy Wielkopolski Park Narodowy, ze względu na położenie pomiędzy terenami zurbanizowanymi, jest stale narażony na ingerencję z zewnątrz. Z tego względu istotne było przeniesienie informacji z map analogowych o planach zagospodarowania przestrzennego i zasadach kształtowania polityki przestrzennej (na obszarze WPN i otuliny) do postaci map numerycznych. Znacznie ułatwia to dostęp do nich, wyszukiwanie wybranych informacji i ich szczegółową lokalizację (ryc. 14). Ryc. 14 Obiekty stanowiące potencjalne zagrożenie dla Parku w granicach i otulinie 13
Handkiewicz M.- Cele i funkcjonowanie Systemu Informacji Geograficznej w WPN W trakcie wykonywania GIS WPN nie poprzestano na przeniesieniu informacji graficznych i opisowych z Planu ochrony. Stworzono dodatkowe warstwy takie jak: numeryczny model terenu, infrastruktura techniczna i rastrowa mapa topograficzna (omówione już wcześniej) oraz fotomapa wykonana dla obszaru w granicach otuliny. Ponadto wiele z map wzbogacono o nowe treści (np. ewidencja gruntów) lub zwiększono ich dokładność dopasowując do rzeczywistych współrzędnych geograficznych. 3. Zastosowanie System informacji geograficznej, pomimo, że zawiera informacje graficzne przeniesione z map analogowych i opisowe z Planu ochrony i innych źródeł, np. rejestru kategorii gruntów, znacznie zwiększa możliwości ich wykorzystania. Podstawowymi zaletami są: dowolna edycja zarówno bazy danych jak i obiektów graficznych, po naniesieniu zmian i przygotowaniu wybranego tematu istnieje opcja wydruku w dowolnej skali i formacie (A4 do A0), łączenie dowolnych warstw graficznych i badanie zależności między nimi zachodzących (np. wzajemne położenie), analizowanie zależności zachodzących pomiędzy obiektami z bazy danych (np. występowanie jakiegoś gatunku na niewłaściwym siedlisku), zaawansowane opcje wyszukiwania obiektów według zadanych kryteriów (zapytań do bazy danych). możliwość aktualizacji i prosta archiwizacja, bogate możliwości szerokiej prezentacji w celach edukacyjnych i pokazowych, możliwość dodawania nowych elementów graficznych i opisowych, jak i całych tematów. Przykładowe mapy prezentujące tematykę graficzną części GIS (mapa administracyjna, terenów rekreacyjnych, hydrograficzna, geomorfologiczna i taksacyjna) umieszczono w formie interaktywnej na stronie internetowej Parku www.wielkopolskipn.pl w zakładce: system informacji geograficznej zobacz mapę WPN. Ich przeglądanie wymaga instalacji darmowej, 30-o dniowej wersji programu SVG Viewer do grafiki wektorowej dostępnego na stronie www.adobe.com. 14
Warsztaty: Geograficzne Systemy Informacyjne w Parkach Narodowych Zakopane 20-21.05.2004 4. Perspektywy GIS w WPN Jako platformę programową systemu informacji geograficznej przyjęto powszechnie stosowane w tego typu systemach oprogramowanie firmy Bentley. Baza danych Access została umieszczona na serwerze danych, do której dostęp umożliwia sieć komputerowa wykonana w technologii FastEthernet. Głównym stanowiskiem roboczym jest jednostka oprogramowana w MicroStation J v.7.2, MS GeoGraphics, Microsoft Access i program GEOPAK, które to umożliwiają pełen dostęp, edycję, aktualizację i archiwizację danych, przygotowanie map tematycznych i ich wydruk na dostępnej w sieci drukarce wielkoformatowej firmy OCE 5250. Praca z GIS jest ponadto możliwa przy użyciu dziewięciu stanowisk klienckich wyposażonych w przeglądarki MicroStation GeoOutlook, które oferują podobną jak MS Geographics funkcjonalność w zakresie wizualizacji map i ich wydruku. Jedna z przeglądarek zainstalowana jest w sali audiowizualnej, co umożliwia szeroką prezentację możliwości systemu. Docelowo planowane jest stworzenie większego, jednolitego systemu informatycznego poprzez udostępnienie GIS WPN do pracy we wszystkich obwodach ochronnych oraz stworzenie jednolitej bazy danych dla systemu informacji geograficznej i działających w Parku programów komputerowych dotyczących planowania i wykonania wniosków ochrony ekosystemów, np. cięć i przebudowy drzewostanów. Ponadto rozważana jest możliwość wyposażenia Parku w odbiornik GPS służący do określania współrzędnych geograficznych nowych obiektów, ich korekty lub aktualizacji w systemie informacji geograficznej, takich, jak np. drzewa pomnikowe, granice występowania gatunków chronionych, określania zasięgu zabiegów ochronnych, itp.. Urządzenie takie znacznie zwiększyłoby funkcjonalność systemu i możliwości jego praktycznego wykorzystania w ochronie przyrody WPN. Wszystkie te zamierzenia mają jeden podstawowy cel ułatwienie i umożliwienie realizacji zadań wynikających z Ustawy o ochronie przyrody w stosunku do parków narodowych, a przede wszystkim zwiększenie skuteczności ochrony przyrody Parku i zachowanie bogactwa występujących zasobów przyrodniczych, przy jednoczesnym, stale zwiększającym się, zainteresowaniu społeczeństwa aktywnym korzystaniem z tego bogactwa, czyli umożliwienie do niego dostępu i edukację przyrodniczą poprzez wykorzystanie najnowszych technik. 15
Handkiewicz M.- Cele i funkcjonowanie Systemu Informacji Geograficznej w WPN STRESZCZENIE: Opracowanie to ma na celu przedstawienie funkcjonującego już systemu informacji geograficznej Wielkopolskiego Parku Narodowego, jego strukturę i organizację, opisanie możliwości jego wykorzystania dla usprawnienia ochrony przyrody Parku oraz perspektywy jego rozwoju do postaci jednolitego systemu informatycznego WPN. GIS WPN zawiera następujące zakresy tematyczne zgodne z Planem ochrony: ewidencja gruntów w granicach Parku, ochrona ekosystemów lądowych, ochrona ekosystemów wodnych, przyroda nieożywiona, ochrona gatunkowa, turystyka i zasoby kulturowe, numeryczny model rzeźby terenu, zagospodarowanie przestrzenne. W trakcie wykonywania GIS WPN nie poprzestano na przeniesieniu informacji graficznych i opisowych z Planu ochrony. Stworzono dodatkowe warstwy takie jak: numeryczny model terenu, infrastruktura techniczna i rastrowa mapa topograficzna oraz fotomapa wykonana dla obszaru w granicach otuliny. Ponadto wiele z map wzbogacono o nowe treści lub zwiększono ich dokładność dopasowując do rzeczywistych współrzędnych geograficznych. Przykładowe mapy prezentujące tematykę graficzną części GIS (mapa administracyjna, terenów rekreacyjnych, hydrograficzna, geomorfologiczna i taksacyjna) umieszczono na stronie internetowej Parku www.wielkopolskipn.pl. Docelowo planowane jest stworzenie większego, jednolitego systemu informatycznego poprzez udostępnienie GIS WPN do pracy we wszystkich obwodach ochronnych oraz stworzenie jednolitej bazy danych dla systemu informacji geograficznej i działających w Parku programów komputerowych dotyczących planowania i wykonania wniosków ochrony ekosystemów, np. cięć i przebudowy drzewostanów. Ponadto rozważana jest możliwość wyposażenia Parku w odbiornik satelitarnej lokalizacji geograficznej GPS. Urządzenie takie znacznie zwiększyłoby funkcjonalność systemu i możliwości jego praktycznego wykorzystania w ochronie przyrody WPN. 16